JP2015104222A - Power storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行用モータ及びエンジンを備えたハイブリッド車両に搭載される蓄電システムに関する。 The present invention relates to a power storage system mounted on a hybrid vehicle including a traveling motor and an engine.
特許文献１では、車両の衝突が生じた場合、電池と昇圧コンバータとの間に設けられるヒューズに、ヒューズの溶断特性に応じた許容電流値を超える大きな電流が流れるよう、昇圧コンバータを制御している。 In Patent Document 1, when a vehicle collision occurs, the boost converter is controlled so that a large current exceeding the allowable current value according to the fusing characteristics of the fuse flows through the fuse provided between the battery and the boost converter. Yes.
しかしながら、特許文献１では、昇圧コンバータのスイッチング素子をオンし、かつオン状態を継続して走行用モータ等の負荷と接続されない閉ループの電流経路を形成することで、ヒューズを溶断させるための大きな電流を流している。このため、ヒューズ溶断後に、昇圧コンバータのスイッチング素子が大電流によって正常に動作しないおそれがあり、昇圧コンバータが正常に動作しなくなるおそれがある。 However, in Patent Document 1, a large current for blowing the fuse is formed by turning on the switching element of the boost converter and continuing the on state to form a closed loop current path that is not connected to a load such as a traveling motor. Is flowing. For this reason, after the fuse is blown, the switching element of the boost converter may not operate normally due to a large current, and the boost converter may not operate normally.
例えば、電池システムから供給される電力で駆動する走行用モータ及びエンジンを備えるハイブリッド車両では、エンジンと電池システムが連動しているため、昇圧コンバータが正常に動作しなくなると、ヒューズが溶断して電池の電流経路が遮断された後の車両走行ができなくなってしまう可能性がある。 For example, in a hybrid vehicle equipped with a traveling motor and an engine driven by electric power supplied from the battery system, the engine and the battery system are interlocked. Therefore, when the boost converter stops operating normally, the fuse is blown and the battery is blown. There is a possibility that the vehicle cannot travel after the current path is interrupted.
また、電池と昇圧コンバータとの接続を許容するリレー装置を動作させれば、ヒューズを溶断することなく、電池の電流経路を遮断することができるが、制御プログラム（ソフトウェア）の不具合等が生じると、制御によってリレー装置を動作させることができない。従来は、制御プログラム（ソフトウェア）の不具合等が生じた場合であっても、制御によってリレー装置を動作させるための担保措置がなされておらず、ヒューズを溶断して物理的に電流経路を遮断するしかなかった。 In addition, if the relay device that allows the connection between the battery and the boost converter is operated, the battery current path can be cut off without blowing the fuse, but if a malfunction of the control program (software) occurs. The relay device cannot be operated by the control. Conventionally, even if a malfunction of the control program (software) occurs, no security measures have been taken to operate the relay device by control, and the current path is physically cut off by blowing the fuse. There was only.
本願発明の蓄電システムは、走行用モータ及びエンジンを備えるハイブリッド車両に搭載される蓄電システムである。蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置と、走行用モータと蓄電装置との間で電圧変換を行う昇圧コンバータと、昇圧コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して走行用モータに出力するとともに、エンジンの動力を受けて発電する発電機から出力される交流電力を直流電流に変換して昇圧コンバータに出力するインバータと、蓄電装置および昇圧コンバータの接続を許容するシステムメインリレーと、蓄電装置と昇圧コンバータとの間の電流経路上に配置され、所定値以上の電流が流れた際に溶断して電流経路を遮断するヒューズと、蓄電装置の充放電を制御するコントローラと、を有する。 The power storage system of the present invention is a power storage system mounted on a hybrid vehicle including a travel motor and an engine. The power storage system includes a power storage device that charges and discharges, a boost converter that performs voltage conversion between the travel motor and the power storage device, and converts DC power output from the boost converter into AC power and outputs it to the travel motor. In addition, an inverter that converts AC power output from a generator that generates power upon receiving engine power into DC current and outputs the DC power to the boost converter, a system main relay that allows connection of the power storage device and the boost converter, and power storage And a fuse that is disposed on a current path between the device and the boost converter and that melts and shuts off the current path when a current of a predetermined value or more flows, and a controller that controls charging and discharging of the power storage device.
コントローラは、蓄電装置の充放電を停止させる必要が生じた場合に、まず、システムメインリレーをオフ状態にするためのリレー遮断信号を出力する。リレー遮断信号によってシステムメインリレーがオフ状態になっていないと、次に、システムメインリレーを含む蓄電装置に接続される他の電流経路上のリレー装置全てを対象にした全リレー遮断信号を出力する。そして、全リレー遮断信号によってもシステムメインリレーがオフ状態になっていないと、昇圧コンバータ以外の負荷又はコンデンサを利用してヒューズを溶断させるための通電電流増加制御を遂行する。 When it is necessary to stop charging / discharging of the power storage device, the controller first outputs a relay cutoff signal for turning off the system main relay. If the system main relay is not turned off by the relay cut-off signal, next, all relay cut-off signals for all relay devices on other current paths connected to the power storage device including the system main relay are output. . Then, if the system main relay is not turned off even by the all-relay interruption signal, the energizing current increase control for blowing the fuse is performed using a load or a capacitor other than the boost converter.
本願発明によれば、蓄電装置の充放電を停止させる必要が生じた場合（蓄電装置と昇圧コンバータとの接続を遮断する必要が生じた場合）に、昇圧コンバータ以外の負荷又はコンデンサを利用した通電電流増加制御を遂行してヒューズを溶断するので、昇圧コンバータに必要以上の負担を掛けずに、所定値以上の電流を流してヒューズを溶断させることができる。このため、ヒューズが溶断された後であっても、昇圧コンバータ及びインバータを動作させてエンジンの動力を用いた車両走行が可能となる。 According to the present invention, when it is necessary to stop charging / discharging of the power storage device (when it is necessary to cut off the connection between the power storage device and the boost converter), energization using a load or a capacitor other than the boost converter Since the current increase control is performed to blow the fuse, the fuse can be blown by supplying a current of a predetermined value or more without placing an unnecessary load on the boost converter. For this reason, even after the fuse has been blown, the vehicle can be driven using the engine power by operating the boost converter and the inverter.
また、ヒューズを溶断させて蓄電装置の充放電を停止させる前に、システムメインリレーを対象としたリレー遮断信号を出力し、リレー遮断信号によってシステムメインリレーがオフ状態にならない場合、さらにシステムメインリレーを含む蓄電装置に接続される他の電流経路上のリレー装置全てを対象にした全リレー遮断信号を出力する。このように２段構えで遮断信号を出力することで、例えば、制御プログラム（ソフトウェア）的に不具合が生じてリレー遮断信号によるシステムメインリレーのオフ制御ができない状態でも、別系統の全リレー遮断信号でシステムメインリレーをオフさせるように制御することができる。 In addition, before the fuse is blown and charging / discharging of the power storage device is stopped, a relay cutoff signal for the system main relay is output. If the system main relay does not turn off due to the relay cutoff signal, the system main relay All relay cut-off signals for all relay devices on other current paths connected to the power storage device including are output. By outputting the cut-off signal in such a two-stage manner, for example, even if a malfunction occurs in the control program (software) and the system main relay cannot be turned off by the relay cut-off signal, all relay cut-off signals of different systems Can be controlled to turn off the system main relay.
このように蓄電装置の充放電を停止させる必要が生じた場合、２段構えで遮断信号を出力して制御プログラム（ソフトウェア）的に不具合が生じてもシステムメインリレーをオフ制御できるようにするとともに、遮断信号によってシステムメインリレーがオフされない状態でも、昇圧コンバータ以外の負荷を利用してヒューズを溶断させて物理的に蓄電装置の充放電を停止させるように電流経路を遮断するので、ヒューズ溶断後であってもエンジンの動力を用いたハイブリッド車両の車両走行が可能となる。 When it is necessary to stop the charging / discharging of the power storage device in this way, the system main relay can be turned off even if a malfunction occurs in the control program (software) by outputting a cut-off signal in two stages. Even when the system main relay is not turned off by the shutoff signal, the current path is cut off by using a load other than the boost converter to physically stop charging / discharging of the power storage device. Even so, the hybrid vehicle using the power of the engine can be driven.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図１は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。車両としては、例えば、ＨＶ（Hybrid Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）がある。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the battery system of this example. The battery system of the present embodiment can be mounted on a vehicle. Examples of vehicles include HV (Hybrid Vehicle) and PHV (Plug-in Hybrid Vehicle).
組電池１０は、車両を走行させるための電力を供給するメインバッテリである。組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。組電池１０を構成する単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などを考慮して、適宜設定することができる。
The assembled
組電池１０は、ヒューズ１２を備えている。ヒューズは、所定の溶断特性を有し、所定値以上の電流が流れた際に溶断して電流経路を遮断する。本実施例では、組電池１０を構成する単電池１１間の接続経路上にヒューズ１２を設けており、ヒューズ１２が溶断することで、組電池１０と後述する昇圧コンバータ２３との間の電流経路が遮断される。なお、ヒューズ１２は、単電池１１間でなく、組電池１０と昇圧コンバータ２３との間の電流経路（接続ライン）上の任意の場所に設けることができる。
The assembled
電圧センサ２１は、組電池１０の端子間電圧を検出したり、各単電池１１の電圧を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。
The
組電池１０は、正極ラインＰＬ及び負極ラインＮＬを介して昇圧コンバータ２３と接続されている。組電池１０の正極端子に接続される正極ラインＰＬ及び組電池１０の負極端子に接続される負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがそれぞれ設けられている。
The assembled
また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒ１が並列に接続され、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒ１は、直列に接続されている。 The system main relay SMR-G is connected in parallel with the system main relay SMR-P and the current limiting resistor R1, and the system main relay SMR-P and the current limiting resistor R1 are connected in series.
組電池１０を昇圧コンバータ２３（インバータ２４）と接続するとき、まず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。その後、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替え、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。このように構成することで、電流制限抵抗Ｒ１に電流が流れることになる。つまり、電流制限抵抗Ｒ１は、組電池１０を昇圧コンバータ２３（インバータ２４）と接続するときに、コンデンサＣに突入電流が流れることを抑制するために用いられる。コンデンサＣは、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧変動を平滑化するために用いられる。
When connecting the assembled
昇圧コンバータ２３は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ２４に出力する。また、インバータ２４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力する。さらに、昇圧コンバータ２３は、補機バッテリ４０と接続され、組電池１０の出力電圧を降圧して補機バッテリ４０に出力することができる。
補機バッテリ４０は、例えば、電池システムを搭載するハイブリッド車両の車室空調装置（エアコンのインバータやモータ等）、ＡＶ機器、車室内の照明装置、ヘッドライト等の補機（電力消費機器）に電力を供給する電源装置である。補機バッテリ４０は、組電池１０よりも低電圧の電源装置であり、昇圧コンバータ２３を介して組電池１０から電力供給を受け、充電することができる。なお、組電池１０から昇圧コンバータ２３を介して直接車室空調装置に電力を供給するように構成することもできる。
The
インバータ２４は、組電池１０から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータＭＧ２に出力する。モータ・ジェネレータＭＧ２としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータＭＧ２は、インバータ２４からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータＭＧ２は、駆動輪２５と接続されており、モータ・ジェネレータＭＧ２によって生成された運動エネルギは、駆動輪２５に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。なお、モータ・ジェネレータＭＧ２は、トランスミッション（変速機）を介して駆動輪２５に接続される駆動軸に接続され、モータ・ジェネレータＭＧ２の動力がトランスミッションを介して駆動軸に伝達され、駆動軸によって駆動輪２５に伝達される。
The
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータＭＧ２は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２４は、モータ・ジェネレータＭＧ２から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
When the vehicle is decelerated or stopped, the motor / generator MG2 converts kinetic energy generated during braking of the vehicle into electric energy (AC power). The
動力分割機構２６は、エンジン２７の動力を、駆動輪２５に伝達したり、モータ・ジェネレータＭＧ１に伝達したりする。モータ・ジェネレータＭＧ１は、エンジン２７の動力を受けて発電を行う発電機である。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した交流電力は、インバータ２４を介して、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給されたり、組電池１０に供給されたりする。モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を、モータ・ジェネレータＭＧ２に供給すれば、モータ・ジェネレータＭＧ２が生成した運動エネルギによって駆動輪２５を駆動することができる。また、モータ・ジェネレータＭＧ１が生成した電力を組電池１０に供給すれば、組電池１０を充電することができる。
The
なお、エンジン２７は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン２７には、不図示の回転数センサを設けることができ、検出されたエンジン２７の回転数（又は回転数を示す信号）を、後述するエンジン制御装置６０に出力することができる。
The
充電器５０は、正極ラインＰＬ_ｃおよび負極ラインＮＬ_ｃを介して、組電池１０と接続されている。充電器５０は、外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、外部電源の電力を用いて、組電池１０を充電することができる。外部電源とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。充電器５０は、インレットに接続されており、インレットと外部電源とが充電ケーブルで接続される。
The
正極ラインＰＬ_ｃには、充電リレーＣＨＲ１が設けられている。負極ラインＮＬ_ｃには、充電リレーＣＨＲ２が設けられている。正極ラインＰＬ_ｃは、組電池１０の正極端子とＳＭＲ−Ｂとの間の正極ラインＰＬに接続され、負極ラインＮＬ_ｃは、組電池１０の負極端子とＳＭＲ−Ｇとの間の負極ラインＮＬに接続されている。充電器５０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを介さずに、直接組電池１０に充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を介して接続される。
A charging relay CHR1 is provided in the positive electrode line PL_c. A charging relay CHR2 is provided in the negative electrode line NL_c. The positive electrode line PL_c is connected to the positive electrode line PL between the positive electrode terminal of the assembled
また、充電リレーＣＨＲ２には、充電リレーＣＨＲ３および電流制限抵抗Ｒ２が並列に接続され、充電リレーＣＨＲ３および電流制限抵抗Ｒ２は、直列に接続されている。充電器５０は、正極ラインＰＬ_ｃおよび負極ラインＮＬ_ｃの間における電圧変動を平滑化するためのコンデンサを備えることができる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ及び電流制限抵抗Ｒ１同様に、組電池１０を充電器５０と接続するとき、まず、充電リレーＣＨＲ１，充電リレーＣＨＲ３をオフからオンに切り替える。その後、充電リレーＣＨＲ２をオフからオンに切り替え、充電リレーＣＨＲ３をオンからオフに切り替える。このように構成することで、充電器５０のコンデンサに流れる突入電流を抑制することができる。
In addition, charging relay CHR3 and current limiting resistor R2 are connected in parallel to charging relay CHR2, and charging relay CHR3 and current limiting resistor R2 are connected in series. The
コントローラ３０は、電圧センサ２１や電流センサ２２からの検出値に基づいてＳＯＣや満充電容量を算出して組電池１０のＳＯＣや劣化状態などを管理するとともに、組電池１０の充放電動作を車両制御装置７０からの制御信号に基づいて制御する制御装置（電池制御装置）である。エンジン制御装置６０は、車両制御装置７０からのエンジン制御信号に基づいてエンジン２７を制御する制御装置である。エンジン制御装置６０は、回転数センサなどの各種センサの検出値に基づいて、車両制御装置７０によって定められた目標回転数及び目標トルクで動作するように、エンジン２７の燃料噴射量や吸気する空気量、点火時期などを制御する。
The controller 30 calculates the SOC and the full charge capacity based on the detection values from the
車両制御装置７０は、ハイブリッド車両全体の制御を行うメインコントローラである。車両制御装置７０は、車両１００全体で要求される車両要求出力、例えば、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求駆動力を算出し、算出された車両要求出力に応じてエンジン制御装置６０を介したエンジン２７の出力制御及びコントローラ３０を介した組電池１０の入出力制御を行う。コントローラ３０及びエンジン制御装置６０は、車両制御装置７０に接続されている。
The
車両制御装置７０は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン２７及びモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン２７からの駆動力を使用せずに（エンジン２７を停止した状態で）、モータ・ジェネレータＭＧ２のみを駆動源としてハイブリッド車両の走行制御を行う。なお、モータ・ジェネレータＭＧ２のみを駆動源としてハイブリッド車両の走行制御の場合でも、エンジン２７を駆動してモータ・ジェネレータＭＧ１による発電制御を行うことができる。
The
一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又は組電池１０のＳＯＣが小さい場合などには、エンジン２７を駆動源として用いた走行制御を遂行する。このとき、車両制御装置７０は、エンジン２７のみ、もしくはエンジン２７およびモータ・ジェネレータＭＧ２の両方を駆動源としてハイブリッド車両の走行制御を行うことができる。
On the other hand, when the accelerator opening is large, the vehicle speed is high, or the SOC of the
また、車両制御装置７０は、外部充電制御を遂行する制御装置としても機能することができ、外部電源から延設される接続プラグがインレットに接続されたことを検出すると、充電器５０を制御して外部電源から供給される電力を、組電池１０に充電させるように制御する。
The
図２は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐの遮断制御（オンからオフにする制御）と、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を含む電池システム内の全リレー装置の遮断制御の処理内容を説明するための図である。 FIG. 2 shows shut-off control (control from on to off) of system main relays SMR-B, SMR-G, and SMR-P, system main relays SMR-B, SMR-G, SMR-P, and charging relay CHR1, It is a figure for demonstrating the processing content of interruption | blocking control of all the relay apparatuses in the battery system containing CHR2, CHR3.
上述したように、組電池１０と昇圧コンバータ２３とを接続する際、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り換えたり、オンからオフに切り換える制御を行うが、これらの制御は、コントローラ３０から接続要求又は遮断要求を車両制御装置７０に出力し、車両制御装置７０が、コントローラ３０からの要求をソフトウウェア的に制御プログラムで処理し、リレー接続信号やリレー遮断信号をシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐに出力するように構成することができる。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３についても同様である。
As described above, when the
したがって、組電池１０に電池異常が生じた場合、コントローラ３０は、図２に示すように、ＳＭＲ遮断要求を車両制御装置７０に出力し、車両制御装置７０がコントローラ３０から受信するＳＭＲ遮断要求に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−ＰにＳＭＲ遮断信号を出力する。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、車両制御装置７０から出力されるＳＭＲ遮断信号によって、オンからオフに切り換わる。
Therefore, when a battery abnormality occurs in the assembled
しかしながら、車両制御装置７０は、所定の制御プログラムに基づいて、コントローラ３０から出力されるＳＭＲ遮断要求をソフトウェア的に処理し、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−ＰにＳＭＲ遮断信号を出力するので、ＳＭＲ遮断要求を処理する制御プログラムに不具合が生じると、コントローラ３０から出力されるＳＭＲ遮断要求に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−ＰにＳＭＲ遮断信号を出力することができないことがある。
However, the
そこで、本実施例では、コントローラ３０は、組電池１０に電池異常が生じたことに伴ってＳＭＲ遮断要求を車両制御装置７０に出力した後に、電流センサ２２により検出される電流値に基づいて、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐの遮断状況を把握する。そして、車両制御装置７０に対してＳＭＲ遮断要求を出力したにもかかわらず、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐが遮断されていない場合、コントローラ３０からシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐに対してＳＭＲ遮断信号を出力する。
Therefore, in this embodiment, the controller 30 outputs an SMR cutoff request to the
このとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を含む電池システム内の全リレー装置を対象にした遮断信号（全リレー遮断信号）を出力することができ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３それぞれに、遮断信号が出力される。 At this time, the controller 30 cuts off all the relay devices in the battery system including the system main relays SMR-B, SMR-G, SMR-P and the charging relays CHR1, CHR2, CHR3 (all relay cut-off signal). , And a cutoff signal is output to each of the system main relays SMR-B, SMR-G, SMR-P and the charging relays CHR1, CHR2, and CHR3.
このように構成することで、組電池１０に電池異常が生じて組電池１０の充放電を停止させる必要がある場合に、２段構えで遮断信号を出力することで、制御プログラム（ソフトウェア的）に不具合が生じてＳＭＲ遮断要求に基づく車両制御装置７０によるＳＭＲ遮断信号でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐのオフができない状態でも、別系統の全リレー遮断信号でコントローラ３０から直接、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び他の充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を含む全リレー装置をオフさせるように制御することができる。
By configuring in this way, when a battery abnormality occurs in the assembled
また、本実施例の全リレー遮断信号は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び他の充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を含む全リレー装置を対象にしているが、これは外部充電中に電池異常が生じた場合を考慮したものである。したがって、２段構えでコントローラ３０からシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐに対してＳＭＲ遮断信号を出力できる構成であれば、制御プログラムに不具合が生じてＳＭＲ遮断要求に基づく車両制御装置７０によるＳＭＲ遮断信号でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐのオフができない状態でも、コントローラ３０から直接、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び他の充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を含む全リレー装置をオフさせるように制御することができる。
Further, the all-relay cutoff signal of this embodiment is intended for all relay devices including the system main relays SMR-B, SMR-G, SMR-P and other charging relays CHR1, CHR2, CHR3. This is a case where a battery abnormality occurs during external charging. Therefore, if the controller 30 can output an SMR cutoff signal from the controller 30 to the system main relays SMR-B, SMR-G, and SMR-P in a two-stage configuration, the control program has a problem and the vehicle is based on the SMR cutoff request. Even when the system main relays SMR-B, SMR-G, and SMR-P cannot be turned off by the SMR cutoff signal from the
なお、充電器５０等の外部充電機能を備えていないハイブリッド車両では、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を有していないので、全リレー遮断信号は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを対象とした遮断信号となり、ＳＭＲ遮断要求とその対象が同じとなる。
Note that the hybrid vehicle that does not have an external charging function, such as the
そして、本実施例の電池システムでは、コントローラ３０から出力されるＳＭＲ遮断要求に基づいた車両制御装置７０によるＳＭＲ遮断信号及びコントローラ３０から直接出力される全リレー遮断信号で、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐのオフができない場合に、ヒューズ１２を溶断させて組電池１０と昇圧コンバータ２３との電流経路を遮断する。
In the battery system according to the present embodiment, the system main relay SMR-B includes the SMR cutoff signal from the
つまり、これらの各遮断信号でリレー装置を遮断できない状況としては、リレー装置の固着が考えられ、リレー装置によって組電池１０と昇圧コンバータ２３との間の電流経路や組電池１０と充電器５０との間の電流経路が遮断できないので、ヒューズ１２を溶断させて物理的に電流経路を遮断する。
That is, as a situation in which the relay device cannot be shut off by each of these shut-off signals, the relay device can be fixed, and the relay device causes the current path between the assembled
コントローラ３０は、ヒューズ１２を溶断させるために、通電電流が大きくなるように制御するが、このとき、昇圧コンバータ２３以外の負荷又はコンデンサを利用して通電電流を大きくするように制御する。
The controller 30 controls the energization current to increase in order to blow the
例えば、上記特許文献１に記載のように、昇圧コンバータ２３を構成するスイッチング素子をオンし、かつオン状態を継続させてリアクトル及びスイッチング素子を含む組電池１０の閉ループ経路を形成すると、スイッチング素子にも大電流が流れ、スイッチング素子の許容電流値を超えてしまうことがある。スイッチング素子に許容電流値を超えた大電流が流れると固着等によって正常に動作しなくなるおそれがあり、昇圧コンバータ２３が正常に動作しなくなるおそれがある。
For example, as described in Patent Document 1, when the switching element constituting the
そして、上述のように昇圧コンバータ２３は、インバータ２４に接続されており、かつインバータ２４は、エンジン２７の動力を受けて発電するモータ・ジェネレータＭＧ１と接続されている。このため、昇圧コンバータ２３が正常に動作しないと、エンジン１の動力によってインバータ２４に入力されるモータ・ジェネレータＭＧ１からの電力を、モータ・ジェネレータＭＧ２に出力することができなくなり、車両走行ができなくなることがある。
As described above, boost
そこで、本実施例では、昇圧コンバータ２３以外の負荷又はコンデンサを利用したヒューズ１２を溶断するための通電電流増加制御を行い、昇圧コンバータ２３を保護する。負荷を利用したヒューズ１２を溶断させるための通電電流増加制御は、主に、昇圧コンバータ２３以外の負荷を増加させ、増加させた負荷に応じた昇圧動作を行うように昇圧コンバータ２３を制御しつつ、組電池１０の出力電流を増加させる。以下に出力電流を増加させる手法を例示するが、その他公知の手法と採用することができる。
Therefore, in this embodiment, energization current increase control for blowing the
例えば、トランスミッションのギア比を制御し、モータ・ジェネレータＭＧ２から駆動輪２５に連結する駆動軸への動力伝達損失を増加させ、モータ・ジェネレータＭＧ２の出力電力、つまり、モータ・ジェネレータＭＧ２への供給電力を増加させて組電池１０にヒューズ１２の許容電流よりも大きい電流を流すようにすることができる。
For example, the transmission gear ratio is controlled to increase the power transmission loss from the motor / generator MG2 to the drive shaft connected to the
また、駆動輪２５のブレーキを動作させて車両要求出力に対する損失を大きくし、モータ・ジェネレータＭＧ２への電力供給量を増加させて、組電池１０にヒューズ１２の許容電流よりも大きい電流を流すようにすることができる。また、インバータ２４のキャリア周波数を高く設定して漏れ電流による損失を大きくし、モータ・ジェネレータＭＧ２への電力供給量を増加させてもよい。また、エンジン２７への燃料供給を停止又は低減し、車両要求出力に対するモータ・ジェネレータＭＧ２の動力に割合を高くして、モータ・ジェネレータＭＧ２への電力供給量を増加させてもよい。
Further, the brake of the
また、車室空調装置等を動作させて補機バッテリ４０の消費電力を増加させ、組電池１０から補機バッテリ４０に充電させる電力量を増加させたり、組電池１０の電力で車室空調装置等を動作させる場合は、車室空調装置等を動作させてり、動作中の空調出力を増加させて組電池１０の消費電力（供給電力）を増加させて、組電池１０にヒューズ１２の許容電流よりも大きい電流を流すようにすることができる。
Further, the passenger compartment air conditioner or the like is operated to increase the power consumption of the
また、コンデンサを利用したヒューズ１２を溶断するための通電電流増加制御は、例えば、コンデンサＣへの突入電流を利用したり、外部充電時の充電器５０のコンデンサへの突入電流を利用して、組電池１０に大きな電流が流れるようにし、組電池１０にヒューズ１２の許容電流よりも大きい電流を流すようにすることができる。また、昇圧コンバータ２３とインバータ２４との間の接続ラインに設けられる電圧変動を平滑化するためのコンデンサを利用してもよい。
Further, the energization current increase control for blowing the
なお、上述したヒューズ１２を溶断するための通電電流増加制御は、ヒューズ１２の許容電流値よりも大きく、昇圧コンバータ２３（スイッチング素子）の許容電流値よりも小さい通電電流が流れるように、組電池１０に流れる電流を増加させる制御である。
The above-described energization current increase control for fusing the
このように、組電池１０に電池異常が生じて組電池１０の充放電を停止させる必要がある場合（組電池１０と昇圧コンバータ２３との接続を遮断する必要が生じた場合）に、昇圧コンバータ２３以外の負荷を利用した通電電流増加制御を遂行してヒューズ１２を溶断するので、昇圧コンバータ２３に必要以上の負担を掛けずに、所定値以上の電流を流してヒューズ１２を溶断させることができる。このため、ヒューズ１２が溶断された後であっても、昇圧コンバータ２３及び昇圧コンバータ２３とインバータ２４を動作させることができ、エンジン２７の動力を用いた車両走行が可能となる。
As described above, when a battery abnormality occurs in the assembled
図３は、組電池１０に電池異常に対するリレー遮断制御とヒューズ遮断制御を含む処理フローを示す図である。なお、組電池１０の充放電を停止させる必要がある場合には、組電池１０に電池異常の他に、電池システムの異常や各制御装置３０，６０，７０の異常などがある。また、電池異常は、例えば、組電池１０の電池温度が所定値よりも大きい状態や、組電池１０の電池劣化が進み、予め設定された劣化度を超えた状態などがあり、コントローラ３０によって電池異常が検出される。
FIG. 3 is a diagram showing a processing flow including relay cut-off control and fuse cut-off control for battery abnormality in the assembled
コントローラ３０は、電池異常が生じた場合（Ｓ１０１，ＹＥＳ）、ＳＭＲ遮断要求を車両制御装置７０に出力する（Ｓ１０２）。コントローラ３０は、電流センサ２２により検出される電流値ＩＢと予め設定された通電判定閾値を比較し、電流値ＩＢが通電判定閾値よりも大きければ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐが遮断されていないと判別する（Ｓ１０３，ＹＥＳ）。
When the battery abnormality occurs (S101, YES), the controller 30 outputs an SMR cutoff request to the vehicle control device 70 (S102). The controller 30 compares the current value IB detected by the
このとき、コントローラ３０は、タイムラグを考慮し、ＳＭＲ遮断要求を車両制御装置７０に出力した後から所定時間経過後に、電流センサ２２により検出される電流値ＩＢと通電判定閾値を比較するように制御することができる。
At this time, the controller 30 considers the time lag and performs control so as to compare the current value IB detected by the
コントローラ３０は、車両制御装置７０に出力したＳＭＲ遮断要求によってシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐが遮断されていない判別された場合、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３を含む電池システム内の全リレー装置を対象にした全リレー遮断信号を、コントローラ３０から直接システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ及び充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，ＣＨＲ３それぞれに出力する（Ｓ１０４）。
When the controller 30 determines that the system main relays SMR-B, SMR-G, and SMR-P are not cut off by the SMR cutoff request output to the
コントローラ３０は、電流センサ２２により検出される電流値ＩＢと通電判定閾値を比較し、電流値ＩＢが通電判定閾値よりも大きければ、全リレー遮断信号でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐが遮断されていないとは判別する（Ｓ１０５，ＹＥＳ）。その後、コントローラ３０は、昇圧コンバータ２３以外の負荷又はコンデンサを利用したヒューズ１２を溶断するための通電電流増加制御を行う（Ｓ１０６）。
The controller 30 compares the current value IB detected by the
なお、ステップＳ１０３でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐが遮断されていると判別された場合は、本処理を終了する。また、ステップＳ１０５でシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐが遮断されていると判別された場合は、車両制御装置７０を介してＳＭＲ遮断ができない旨の警告処理等を遂行して本処理を終了することができる。
If it is determined in step S103 that the system main relays SMR-B, SMR-G, and SMR-P are disconnected, this process ends. If it is determined in step S105 that the system main relays SMR-B, SMR-G, and SMR-P are cut off, a warning process to the effect that the SMR cannot be cut off is performed via the
このように本実施例の電池システムは、組電池１０の充放電を停止させる必要がある場合、２段構えで遮断信号を出力して制御プログラム（ソフトウェア的）に不具合が生じてもシステムメインリレーシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐをオフ制御できるようにするとともに、遮断信号によってシステムメインリレーシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐがオフ制御できない状態でも、昇圧コンバータ２３以外の負荷を利用してヒューズ１２を溶断させて物理的に組電池１０の充放電を停止させるように電流経路を遮断するので、ヒューズ１２の溶断後であってもエンジン２７の動力を用いたハイブリッド車両の車両走行が可能となる。
As described above, in the battery system of this embodiment, when it is necessary to stop charging / discharging of the assembled
なお、上記説明では、ヒューズ１２を溶断させるための通電電流増加制御として、組電池１０の出力電力を増加させる態様を例示したが、組電池１０に入力される入力電力（充電電力）を増加させてヒューズ１２を溶断させることもできる。
In the above description, an example in which the output power of the assembled
１０：組電池，１１：単電池，１２：ヒューズ，２１：電圧センサ，２２：電流センサ，、２３：昇圧コンバータ，２４：インバータ，２５：駆動輪，２６：動力分割機構，２７：エンジン，３０：コントローラ，４０：補機バッテリ，５０：充電器，６０：エンジン制御装置，７０：車両制御装置，ＳＭＲ−Ｂ、ＳＭＲ−Ｇ、ＳＭＲ−Ｐ：システムメインリレー，ＣＨＲ１、ＣＨＲ２、ＣＨＲ３：充電リレー
10: assembled battery, 11: single cell, 12: fuse, 21: voltage sensor, 22: current sensor, 23: boost converter, 24: inverter, 25: drive wheel, 26: power split mechanism, 27: engine, 30 : Controller, 40: auxiliary battery, 50: charger, 60: engine controller, 70: vehicle controller, SMR-B, SMR-G, SMR-P: system main relay, CHR1, CHR2, CHR3: charge relay
Claims (1)
充放電を行う蓄電装置と、
前記走行用モータと前記蓄電装置との間で電圧変換を行う昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して走行用モータに出力するとともに、前記エンジンの動力を受けて発電する発電機から出力される交流電力を直流電流に変換して前記昇圧コンバータに出力するインバータと、
前記蓄電装置および前記昇圧コンバータの接続を許容するシステムメインリレーと、
前記蓄電装置と前記昇圧コンバータとの間の電流経路上に配置され、所定値以上の電流が流れた際に溶断して前記電流経路を遮断するヒューズと、
前記蓄電装置の充放電を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記蓄電装置の充放電を停止させる必要が生じた場合に、前記システムメインリレーをオフ状態にするためのリレー遮断信号を出力し、前記リレー遮断信号によってシステムメインリレーがオフ状態になっていない場合、前記システムメインリレーを含む前記蓄電装置に接続される他の電流経路上のリレー装置全てを対象にした全リレー遮断信号を出力するとともに、前記全リレー遮断信号によっても前記システムメインリレーがオフ状態になっていない場合に、前記昇圧コンバータ以外の負荷又はコンデンサを利用した前記ヒューズを溶断させるための通電電流増加制御を遂行することを特徴とする蓄電システム。
A power storage system mounted on a hybrid vehicle including a driving motor and an engine,
A power storage device for charging and discharging; and
A step-up converter that performs voltage conversion between the traveling motor and the power storage device;
The DC power output from the boost converter is converted into AC power and output to a traveling motor, and the AC power output from a generator that generates power by receiving power from the engine is converted into DC current to boost the voltage. An inverter that outputs to the converter;
A system main relay that allows connection of the power storage device and the boost converter;
A fuse that is disposed on a current path between the power storage device and the boost converter, and that blows off when the current of a predetermined value or more flows and interrupts the current path;
A controller for controlling charging and discharging of the power storage device,
The controller outputs a relay cutoff signal for turning off the system main relay when it is necessary to stop charging / discharging of the power storage device, and the system main relay is turned off by the relay cutoff signal. If not, all relay cutoff signals for all relay devices on other current paths connected to the power storage device including the system main relay are output, and the system mains are also output by the all relay cutoff signals. A power storage system that performs energization current increase control for blowing the fuse using a load or a capacitor other than the boost converter when the relay is not turned off.
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-
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- 2013-11-25 JP JP2013243161A patent/JP2015104222A/en active Pending
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